source: trunk/LMDZ.MARS/libf/phymars/callsedim.F @ 357

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mars + LMD_MM_MARS : modifications pour cycle de l'eau, valeurs tunees JBM


used settings reached by JBM to obtain his PhD results

alb_surfice = 0.45 --- in physiq.F and meso_physiq.F
ccn_factor = 4.5 --- in watercloud.F
nuice_sed = 0.45 --- in callsedim.F

NB: this is supposed to be further refined in the future

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Line 
1      SUBROUTINE callsedim(ngrid,nlay, ptimestep,
2     $                pplev,zlev, pt, rdust, rice,
3     &                pq, pdqfi, pdqsed,pdqs_sed,nq)
4      IMPLICIT NONE
5
6c=======================================================================
7c      Sedimentation of the  Martian aerosols
8c      depending on their density and radius
9c
10c      F.Forget 1999
11c
12c      Modified by J.-B. Madeleine 2010: Now includes the doubleq
13c        technique in order to have only one call to callsedim in
14c        physiq.F.
15c
16c=======================================================================
17
18c-----------------------------------------------------------------------
19c   declarations:
20c   -------------
21
22#include "dimensions.h"
23#include "dimphys.h"
24#include "comcstfi.h"
25#include "tracer.h"
26#include "callkeys.h"
27
28c
29c   arguments:
30c   ----------
31
32      INTEGER ngrid              ! number of horizontal grid points
33      INTEGER nlay               ! number of atmospheric layers
34      REAL ptimestep             ! physics time step (s)
35      REAL pplev(ngrid,nlay+1)   ! pressure at inter-layers (Pa)
36      REAL pt(ngrid,nlay)        ! temperature at mid-layer (K)
37      REAL zlev(ngrid,nlay+1)    ! altitude at layer boundaries
38c    Aerosol radius provided by the water ice microphysical scheme:
39      REAL rdust(ngrid,nlay)     ! Dust geometric mean radius (m)
40      REAL rice(ngrid,nlay)      ! Ice geometric mean radius (m)
41
42c    Traceurs :
43      integer nq             ! number of tracers
44      real pq(ngrid,nlay,nq)  ! tracers (kg/kg)
45      real pdqfi(ngrid,nlay,nq)  ! tendency before sedimentation (kg/kg.s-1)
46      real pdqsed(ngrid,nlay,nq) ! tendency due to sedimentation (kg/kg.s-1)
47      real pdqs_sed(ngrid,nq)    ! flux at surface (kg.m-2.s-1)
48     
49c   local:
50c   ------
51
52      REAL CBRT
53      EXTERNAL CBRT
54
55      INTEGER l,ig, iq
56
57      real zqi(ngridmx,nlayermx,nqmx) ! to locally store tracers
58      real masse (ngridmx,nlayermx) ! Layer mass (kg.m-2)
59      real epaisseur (ngridmx,nlayermx) ! Layer thickness (m)
60      real wq(ngridmx,nlayermx+1) ! displaced tracer mass (kg.m-2)
61      real r0(ngridmx,nlayermx) ! geometric mean doubleq radius (m)
62c     Sedimentation radius of water ice
63      real rfall(ngridmx,nlayermx)
64c     Sedimentation effective variance of water ice
65      REAL, PARAMETER :: nuice_sed = 0.45  !! TESTS_JB  !! 0.1 avant
66
67c     Discrete size distributions (doubleq)
68c     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
69c       1) Parameters used to represent the changes in fall
70c          velocity as a function of particle size;
71      integer nr,ir
72      parameter (nr=12) !(nr=7) ! number of bins
73      real rd(nr),qr(ngridmx,nlayermx,nr)
74      real rdi(nr+1)    ! extreme and intermediate radii
75      real Sq(ngridmx,nlayermx)
76      real rdmin,rdmax,rdimin,rdimax
77      data rdmin/1.e-8/ !/1.e-7/
78      data rdmax/30.e-6/
79      data rdimin/1.e-10/
80      data rdimax/1e-4/
81      save rd, rdi
82
83c       2) Second size distribution for the log-normal integration
84c          (the mass mixing ratio is computed for each radius)
85
86      integer ninter, iint
87      parameter (ninter=4)  ! nombre de point entre chaque rayon rdi
88      real rr(ninter,nr)
89      save rr
90      integer radpower
91
92c       3) Other local variables used in doubleq
93
94      real reff(ngridmx,nlayermx,2)  ! for diagnostic only
95      INTEGER idust_mass   ! index of tracer containing dust mass
96                           !   mix. ratio
97      INTEGER idust_number ! index of tracer containing dust number
98                           !   mix. ratio
99      SAVE idust_mass,idust_number
100
101c     Firstcall:
102
103      LOGICAL firstcall
104      SAVE firstcall
105      DATA firstcall/.true./
106
107c    ** un petit test de coherence
108c       --------------------------
109
110      IF (firstcall) THEN
111         IF(ngrid.NE.ngridmx) THEN
112            PRINT*,'STOP dans callsedim'
113            PRINT*,'probleme de dimensions :'
114            PRINT*,'ngrid  =',ngrid
115            PRINT*,'ngridmx  =',ngridmx
116            STOP
117         ENDIF
118
119c       Doubleq: initialization
120        IF (doubleq) THEN
121         do ir=1,nr
122             rd(ir)= rdmin*(rdmax/rdmin)**(float(ir-1)/float(nr-1))
123         end do
124         rdi(1)=rdimin
125         do ir=2,nr
126           rdi(ir)= sqrt(rd(ir-1)*rd(ir))
127         end do
128         rdi(nr+1)=rdimax
129
130         do ir=1,nr
131           do iint=1,ninter
132             rr(iint,ir)=
133     &        rdi(ir)*
134     &        (rdi(ir+1)/rdi(ir))**(float(iint-1)/float(ninter-1))
135c             write(*,*) rr(iint,ir)
136           end do
137         end do
138
139      ! identify tracers corresponding to mass mixing ratio and
140      ! number mixing ratio
141        idust_mass=0      ! dummy initialization
142        idust_number=0    ! dummy initialization
143
144        do iq=1,nq
145          if (noms(iq).eq."dust_mass") then
146            idust_mass=iq
147          endif
148          if (noms(iq).eq."dust_number") then
149            idust_number=iq
150          endif
151        enddo
152
153        ! check that we did find the tracers
154        if ((idust_mass.eq.0).or.(idust_number.eq.0)) then
155          write(*,*) 'callsedim: error! could not identify'
156          write(*,*) ' tracers for dust mass and number mixing'
157          write(*,*) ' ratio and doubleq is activated!'
158          stop
159        endif
160        ENDIF !of if (doubleq)
161
162        IF (water) THEN
163          write(*,*) "water_param nueff Sedimentation:", nuice_sed
164          IF (activice) THEN
165            write(*,*) "water_param nueff Radiative:", nuice_ref
166          ENDIF
167        ENDIF
168     
169        firstcall=.false.
170      ENDIF ! of IF (firstcall)
171
172c-----------------------------------------------------------------------
173c    1. Initialization
174c    -----------------
175
176      zqi(1:ngrid,1:nlay,1:nqmx) = 0.
177c     Updating the mass mixing ratio with the tendencies coming
178c       from other parameterizations:
179c     ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
180
181      do iq=1,nq
182        do l=1,nlay
183          do ig=1,ngrid
184            zqi(ig,l,iq)=pq(ig,l,iq)+pdqfi(ig,l,iq)*ptimestep
185          enddo
186        enddo
187      enddo
188
189c    Computing the different layer properties
190c    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
191c    Mass (kg.m-2), thickness(m), crossing time (s)  etc.
192
193      do  l=1,nlay
194        do ig=1, ngrid
195          masse(ig,l)=(pplev(ig,l) - pplev(ig,l+1)) /g
196          epaisseur(ig,l)= zlev(ig,l+1) - zlev(ig,l)
197        end do
198      end do
199
200c =================================================================
201      do iq=1,nq
202        if(radius(iq).gt.1.e-9) then   ! no sedim for gaz
203
204c -----------------------------------------------------------------
205c         DOUBLEQ CASE
206c -----------------------------------------------------------------
207          if (doubleq.and.
208     &        ((iq.eq.idust_mass).or.
209     &         (iq.eq.idust_number))) then
210
211c           Computing size distribution:
212c           ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
213
214            do  l=1,nlay
215              do ig=1, ngrid
216                r0(ig,l)=
217     &            CBRT(r3n_q*zqi(ig,l,idust_mass)/
218     &            max(zqi(ig,l,idust_number),0.01))
219                r0(ig,l)=min(max(r0(ig,l),1.e-10),500.e-6)
220              end do
221            end do
222
223c        Computing mass mixing ratio for each particle size
224c        ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
225          IF (iq.EQ.idust_mass) then
226            radpower = 2
227          ELSE
228            radpower = -1
229          ENDIF
230          Sq(1:ngrid,1:nlay) = 0.
231          do ir=1,nr
232            do l=1,nlay
233              do ig=1,ngrid
234c                ****************
235c                Size distribution integration
236c                (Trapezoid Integration Method)
237                 qr(ig,l,ir)=0.5*(rr(2,ir)-rr(1,ir))*
238     &             (rr(1,ir)**radpower)*
239     &             exp(-(log(rr(1,ir)/r0(ig,l)))**2/(2*varian**2))
240                 do iint=2,ninter-1
241                   qr(ig,l,ir)=qr(ig,l,ir) +
242     &             0.5*(rr(iint+1,ir)-rr(iint-1,ir))*
243     &             (rr(iint,ir)**radpower)*
244     &             exp(-(log(rr(iint,ir)/r0(ig,l)))**2/
245     &             (2*varian**2))
246                 end do
247                 qr(ig,l,ir)=qr(ig,l,ir) +
248     &             0.5*(rr(ninter,ir)-rr(ninter-1,ir))*
249     &             (rr(ninter,ir)**radpower)*
250     &             exp(-(log(rr(ninter,ir)/r0(ig,l)))**2/
251     &             (2*varian**2))
252
253c                **************** old method (not recommended!)
254c                qr(ig,l,ir)=(rd(ir)**(5-3*iq))*
255c    &           exp( -(log(rd(ir)/r0(ig,l)))**2 / (2*varian**2) )
256c                ******************************
257
258                 Sq(ig,l)=Sq(ig,l)+qr(ig,l,ir)
259              enddo
260            enddo
261          enddo
262
263          do ir=1,nr
264            do l=1,nlay
265              do ig=1,ngrid
266                 qr(ig,l,ir) = zqi(ig,l,iq)*qr(ig,l,ir)/Sq(ig,l)
267              enddo
268            enddo
269          enddo
270
271c         Computing sedimentation for each tracer
272c         ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
273
274c         call zerophys(ngridmx*nlayermx,zqi(1,1,iq))
275          zqi(1:ngrid,1:nlay,iq) = 0.
276c         call zerophys(ngridmx,pdqs_sed(1,iq))
277          pdqs_sed(1:ngrid,iq) = 0.
278
279          do ir=1,nr
280             call newsedim(ngrid,nlay,1,ptimestep,
281     &       pplev,masse,epaisseur,pt,rd(ir),rho_dust,qr(1,1,ir),
282     &       wq,0.5)
283
284c            Tendencies
285c            ~~~~~~~~~~
286             do ig=1,ngrid
287               pdqs_sed(ig,iq) = pdqs_sed(ig,iq)
288     &                                + wq(ig,1)/ptimestep
289             end do
290             DO l = 1, nlay
291               DO ig=1,ngrid
292                 zqi(ig,l,iq)=zqi(ig,l,iq)+qr(ig,l,ir)
293               ENDDO
294             ENDDO
295          enddo ! of do ir=1,nr
296c -----------------------------------------------------------------
297c         WATER CYCLE CASE
298c -----------------------------------------------------------------
299          else if (water.and.(iq.eq.igcm_h2o_ice)) then
300c           if (doubleq) then
301c             do l=1,nlay
302c               do ig=1,ngrid
303c                 rfall(ig,l)=max( rice(ig,l),rdust(ig,l) )
304c                 rfall(ig,l)=min(rfall(ig,l),1.e-4)
305c               enddo
306c             enddo ! of do l=1,nlay
307c           else
308              do l=1,nlay
309                do ig=1,ngrid
310c               For water cycle, a typical dust size is assumed:
311c               r(z)=r0*exp(-z/H) with r0=0.8 micron and H=18 km.
312c               rfall(ig,l)=max( rice(ig,l)*1.5,rdust(ig,l) )
313                rfall(ig,l)=max( rice(ig,l)*(1.+nuice_sed)**3.,
314     &                           rdust(ig,l) )
315c modif FranckMM pour ameliorer cycle H2O: rfall= 20 microns
316c mars commente pour l'instant               rfall(ig,l)=20.e-6
317                rfall(ig,l)=min(rfall(ig,l),1.e-4)
318                enddo
319              enddo ! of do l=1,nlay
320c           endif
321            call newsedim(ngrid,nlay,ngrid*nlay,ptimestep,
322     &      pplev,masse,epaisseur,pt,rfall,rho_q(iq),zqi(1,1,iq),
323     &      wq,1.0)
324c           Tendencies
325c           ~~~~~~~~~~
326            do ig=1,ngrid
327              pdqs_sed(ig,iq)=wq(ig,1)/ptimestep
328            end do
329c -----------------------------------------------------------------
330c         GENERAL CASE
331c -----------------------------------------------------------------
332          else
333            call newsedim(ngrid,nlay,1,ptimestep,
334     &      pplev,masse,epaisseur,pt,radius(iq),rho_q(iq),
335     &      zqi(1,1,iq),wq,1.0)
336c           Tendencies
337c           ~~~~~~~~~~
338            do ig=1,ngrid
339              pdqs_sed(ig,iq)=wq(ig,1)/ptimestep
340            end do
341          endif ! of if doubleq and if water
342c -----------------------------------------------------------------
343
344          DO l = 1, nlay
345            DO ig=1,ngrid
346              pdqsed(ig,l,iq)=(zqi(ig,l,iq)-
347     $        (pq(ig,l,iq) + pdqfi(ig,l,iq)*ptimestep))/ptimestep
348            ENDDO
349          ENDDO
350
351        endif ! of if(radius(iq).gt.1.e-9)
352c =================================================================
353      enddo ! of do iq=1,nq
354 
355      RETURN
356      END
357
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.